化工仪表自动化 【第三章】概述及压力检测及仪表精要.ppt

3.2 压力检测及仪表 4.弹性式压力计 (1)定义 弹性式压力计是利用各种形式的弹性元件，在被测介质压力的作用下，使弹性元件受压后产生弹性变形的原理而制成的测压仪表。 (2)优点 具有结构简单、使用可靠、读数清晰、牢固可靠、价格低廉、测量范围宽以及有足够的精度等优点。 可用来测量几百帕到数千兆帕范围内的压力。 3.2 压力检测及仪表 (3)弹性元件 弹性元件是一种简易可靠的测压敏感元件。当测压范围不同时，所用的弹性元件也不一样。 　图3-5 弹性元件示意图 高达1000MPa 不超过1MPa 3.2 压力检测及仪表 (4)弹簧管压力表 分类 使用的测压元件 用途 弹簧管压力表 单圈弹簧管压力表与多圈弹簧管压力表。 普通弹簧管压力表，耐腐蚀的氨用压力表、禁油的氧气压力表等。 弹簧管 拉杆 扇形齿轮 中心齿轮 指针 调整螺丝 游丝 接头 面板 （a）弹簧管压力表的结构： 3.2 压力检测及仪表 （b）弹簧管压力表基本测量原理 3.2 压力检测及仪表 3.2 压力检测及仪表 这时就应采用带有报警或控制触点的压力表。将普通弹簧管压力表稍加变化，便可成为电接点信号压力表，它能在压力偏离给定范围时，及时发出信号，以提醒操作人员注意或通过中间继电器实现压力的自动控制。 警惕！ 在化工生产过程中，常需要把压力控制在某一范围内，即当压力低于或高于给定范围时，就会破坏正常工艺条件，甚至可能发生危险。 3.2 压力检测及仪表 静触点 动触点 （c）电接点压力表基本测量原理 3.2 压力检测及仪表 5.电气式压力计 定义 电气式压力计是一种能将压力转换成电信号进行传输及显示的仪表。 1. 该仪表的测量范围较广，分别可测7×10-5Pa至5×102MPa的压力，允许误差可至0.2％； 2. 由于可以远距离传送信号，所以在工业生产过程中可以实现压力自动控制和报警，并可与工业控制机联用。 优点 3.2 压力检测及仪表 图3-8 电气式压力计组成方框图 组成 一般由压力传感器、测量电路和信号处理装置所组成。常用的信号处理装置有指示仪、记录仪以及控制器、微处理机等。 3.2 压力检测及仪表 几种常见的传感器或变送器： （1）霍尔片式压力传感器 霍尔片式压力传感器是根据霍尔效应制成的，即利用霍尔元件将由压力所引起的弹性元件的位移转换成霍尔电势，从而实现压力的测量。 　图3-9 霍尔效应 霍尔电势可用下式表示： 式中，UH为霍尔电势；RH为霍尔常数，与霍尔片材料、几何形状有关；B为磁感应强度；I为控制电流的大小。 3.2 压力检测及仪表 注意 霍尔电势与磁感应强度和电流成正比。提高B和I值可增大霍尔电势UH，但两者都有一定限度，一般I为3～20mA，B约为几千高斯，所得的霍尔电势UH约为几十毫伏数量级。 导体也有霍尔效应，不过它们的霍尔电势远比半导体的霍尔电势小得多。 3.2 压力检测及仪表 将霍尔元件与弹簧管配合，就组成了霍尔片式弹簧管压力传感器，如图3-10所示。 图3-10 霍尔片式压力传感器 1—弹簧管；2 —磁钢；3 —霍尔片 当被测压力引入后，在被测压力作用下，弹簧管自由端产生位移，因而改变了霍尔片在非均匀磁场中的位置，使所产生的霍尔电势与被测压力成比例。 利用这一电势即可实现远距离显示和自动控制。 3.2 压力检测及仪表 （2）应变片压力传感器 应变片式压力传感器利用电阻应变原理构成。电阻应变片有金属和半导体应变片两类，被测压力使应变片产生应变。当应变片产生压缩（拉伸）应变时，其阻值减小（增加），再通过桥式电路获得相应的毫伏级电势输出，并用毫伏计或其他记录仪表显示出被测压力，从而组成应变片式压力计。 图3-11 应变片压力传感器示意图 1—应变筒；2—外壳；3—密封膜片 3.2 压力检测及仪表 （3）压阻式压力传感器 压阻式压力传感器利用单晶硅的压阻效应而构成。 采用单晶硅片为弹性元件，在单晶硅膜片上利用集成电路的工艺，在单晶硅的特定方向扩散一组等值电阻，并将电阻接成桥路，单晶硅片置于传感器腔内。 当压力发生变化时，单晶硅产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成比例的变化，再由桥式电路获得相应的电压输出信号。 工作原理 3.2 压力检测及仪表 图3-12 压阻式压力传感器 1—基座；2—单晶硅片；3—导环；4—螺母；5—密封垫圈；6—等效电阻 特点 精度高、